CN107433378A - 一种焊接控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种焊接控制系统及方法，该系统包括红外线测温传感器、PLC控制器和电烙铁电源开关；其中，红外线测温传感器用于采集电烙铁前端的实时温度，并将所述实时温度发送至PLC控制器；PLC控制器，用于接收所述实时温度，当实时温度达到第一预设温度时，断开所述电烙铁电源开关，并控制电烙铁开始焊接；电烙铁电源开关用于接收PLC控制器输出的控制信号，根据所述控制信号断开或连接电烙铁电源。本发明提供的焊接控制系统及方法，在焊接前将电铬铁加热到预设温度后断开电烙铁电源，控制电烙铁在断电高温的情况下焊接，避免电烙铁焊接时出现漏电情况，有效控制了电烙铁温度异常对产品带来的危害的情况，提升了电烙铁焊接的安全性。

Description

一种焊接控制系统及方法

技术领域

本发明涉及电烙铁控制技术领域，特别涉及一种焊接控制系统及方法。

背景技术

电烙铁是一种通过产生高温来熔化焊锡和焊接电子元器件的工具，在电子制作和电器维修中必不可少，得到广泛的应用。

然而传统的电烙铁无法在使用完成后实现自动断电。由于电烙铁在使用时会产生300摄氏度以上的高温。如果不能在使用完成后及时断电，便有可能会造成人员烫伤甚至引燃明火等安全事故。

针对这一安全性上的缺失，已经有部分电烙铁在传统的电烙铁上进行了改进，加入了自动断电的功能以提高其安全性。其中大部分使用的是采用继电器延时断开的方式进行关断电烙铁。但是由于延迟时间长短需要根据具体的实际情况来确定，还有不同的业余电子爱好者对电烙铁的使用有自己的习惯，这对于各式各样的使用人群是相当不友好的。此外，有的改造体积过于庞大，不利于便携性和轻巧性；有的可靠性过差，不利于稳定的实现安全保护的功能等。

也有部分电烙铁实现了加入数字系统来进行控制，比如利用单片机来实现定时断电。然而这些电烙铁也仅仅只局限于定时断电。从电烙铁断电开始到恢复到常温，至少需要10分钟的冷却时间，在这段时间内不加装任何防护，成为安全性保护的一个空白期。在这段时间内，电烙铁依然无法防止工作人员或其他不知情的人员无意触碰而被烫伤。甚至也足以有时间来引燃明火，发生严重的安全事故。最为突出的是，一旦电源线搭在烙铁头上，其上的绝缘层在极短的时间内就会被烧毁，导致电烙铁漏电的严重安全事故。这种烙铁头烧毁电源线的情况在任何时刻都可能会发生，但同时也是绝对不会被允许的。当前的部分安全型电烙铁无法做到对这段空白期的安全保护。除此之外，其中部分的电烙铁还存在着无法实现全自动调控、依然需要部分人为干预的缺点。也有电烙铁一味追求安全可靠而忽视使用的方便性和烙铁芯使用寿命。还有部分电烙铁以点亮LED灯的形式来警示当前烙铁的高温危险，而这种警示方式既不能显著的提供警示作用，也不能防止不知情的人员无意间触碰。

现有的电烙铁焊接系统要么完全不具备安全保护功能，要么不能实现全自动的高校节能的绝对安全。当出现人为的操作失误和疏漏时，很容易引发人身和财产的安全事故。这些缺点和不足，使得当下对电烙铁的安全性无法得到妥善的解决。

发明内容

本发明为解决现有技术焊接温度过高导致安全问题的缺陷，提供一种焊接控制系统及方法。

一方面，本发明提供一种焊接控制系统，包括红外线测温传感器、PLC控制器和电烙铁电源开关；

所述红外线测温传感器，用于采集电烙铁前端的实时温度，并将所述实时温度发送至PLC控制器；

所述PLC控制器，用于接收所述实时温度，当所述实时温度达到第一预设温度时，断开所述电烙铁电源开关，并控制电烙铁开始焊接；

所述电烙铁电源开关，用于接收PLC控制器输出的控制信号，根据所述控制信号断开或连接电烙铁电源。

其中，所述PLC控制器还用于：

当所述电烙铁前端的实时温度下降至第二预设温度时，PLC控制器输出控制信号，控制电烙铁升起，并连接电烙铁电源开关。

其中，所述系统还包括工业控制计算机，所述工业控制计算机与PLC控制器连接，所述工业控制计算机还连接显示屏；

所述工业控制计算机用于设置和存储预设温度，所述预设温度包括第一预设温度和第二预设温度；所述显示屏用于显示所述预设温度和实时温度。

其中，所述系统还包括报警器，所述报警器连接PLC控制器；当所述电烙铁前端的实时温度超过第一预设温度时，所述PLC控制器控制报警器发出报警。

其中，所述红外线测温传感器包括红外光学镜头、滤光片、传感器和电信号处理单元；所述红外光学镜头和滤光片用于采集电烙铁前端发出的光中的红外光，所述红外温度传感器用于吸收所述红外光的红外辐射，根据所述红外辐射的强度，持续测量辐射红外光的电烙铁前端的实时温度。所述电信号处理单元用于将所述实时温度转化为电信号发送至PLC控制器。

其中，所述第一预设温度为300～320℃；所述第二预设温度为260～280℃。

另一方面，本发明还提供一种焊接控制方法，包括：

焊接开始前，连通电烙铁电源开关，利用红外线测温传感器测量电烙铁前端的实时温度，并将所述实时温度发送至PLC控制器；

当PLC控制器接收的实时温度达到第一预设温度时，断开所述电烙铁电源开关，并控制电烙铁开始焊接。

其中，所述方法还包括：

电烙铁焊接过程中，当所述电烙铁前端的实时温度下降至第二预设温度时，PLC控制器输出控制信号，控制电烙铁升起，并连接电烙铁电源开关。

其中，所述PLC控制器连接工业控制计算机，所述工业控制计算机连接显示屏；

所述工业控制计算机用于设置和存储预设温度，所述预设温度包括第一预设温度和第二预设温度；所述显示屏用于显示所述预设温度和实时温度。

其中，所述PLC控制器连接报警器；所述方法还包括，当所述电烙铁前端的实时温度超过第一预设温度时，所述PLC控制器控制报警器发出报警。

本发明提供的焊接控制系统及方法，在焊接前为电烙铁通电，升高电烙铁的温度，通过PLC控制器接收红外线测温传感器采集的电烙铁前端的实时温度，与预设的温度值比较，当实时温度达到预设温度时，再将电铬铁断电，并控制电铬铁在断电高温的情况下焊接，避免电烙铁焊接时出现漏电情况，有效控制了电烙铁温度异常对产品带来危害的情况，提升了电烙铁焊接的安全性。

附图说明

图1为根据本发明实施例提供的焊接控制系统结构示意图；

图2为根据本发明实施例提供的焊接控制系统工作示意图；

图3为根据本发明实施例提供的焊接控制方法流程示意图；

图中，1.电烙铁；2.红外线温度传感器；3.电烙铁电源开关；4.待补小孔；5.产品。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为根据本发明实施例提供的焊接控制系统结构示意图，如图1所示，焊接控制系统包括红外线测温传感器、PLC控制器和电烙铁电源开关；

所述红外线测温传感器，用于采集电烙铁前端的实时温度，并将所述实时温度发送至PLC控制器；

所述PLC控制器，用于接收所述实时温度，当所述实时温度达到第一预设温度时，断开所述电烙铁电源开关，并控制电烙铁开始焊接；

所述电烙铁电源开关，用于接收PLC控制器输出的控制信号，根据所述控制信号断开或连接电烙铁电源。

本发明实施例提供的焊接控制系统，在焊接前为电烙铁通电，升高电烙铁的温度，通过PLC控制器接收红外线测温传感器采集的电烙铁前端的实时温度，与预设的温度值比较，当实时温度达到预设温度时，再将电铬铁断电，并控制电铬铁在断电高温的情况下焊接，避免电烙铁焊接时出现漏电情况，有效控制了电烙铁温度异常对产品带来危害的情况，提升了电烙铁焊接的安全性。

具体地，焊接开始前，连通电烙铁电源开关，利用红外线测温传感器测量电烙铁前端的实时温度，红外线测温传感器是一种利用红外线来测量温度的设备。随着科学技术的发展，传统的接触式测温方式以不能满足现代一些领域的测温需求，对非接触、远距离测温技术的需求越来越大。普通温度测量技术经过相当长时间的发展已近于成熟。目前，随着经济的发展日益需要的是在特殊条件(如高温、强腐蚀、强电磁场条件下或较远距离)下的温度测量技术。红外线测温传感器利用红外辐射的热效应，通过温差电效应和热释电效应等来测量所吸收的红外辐射，间接地测量辐射红外光物体的温度。本发明采用的红外线测温传感器可以实现在焊接作业的高温条件下快速准确的测量电烙铁前端的实时温度。并将采集到的实时温度发送至PLC控制器。

进一步地，PLC控制器接收红外线测温传感器采集的电烙铁前端的实时温度。PLC控制器(Programmable logic Controller)，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC控制器是一种具有微处理机的数字电子设备，用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载内存内储存与执行。可编程控制器由内部CPU，指令及资料内存、输入输出单元、电源模组、数字模拟等单元所模组化组合成。

PLC控制器接收到电烙铁前端的实时温度后，与第一预设温度进行比较，当实时温度达到第一预设温度时，PLC控制器输出控制信号，控制电烙铁电源开关断开，并控制电烙铁下降开始焊接。

以下举例说明上述实施例，图2为根据本发明实施例提供的焊接控制系统工作示意图，图2中上半部分是焊接开始前的情况，下半部分是焊接开始后的示意图。如图2所示，在焊接开始前，连通电烙铁电源开关3，利用红外线测温传感器2测量电烙铁1前端的实时温度，并持续地将实时温度发送至PLC控制器。PLC控制器接收到电烙铁1前端的实时温度后，与第一预设温度300℃进行比较，当电烙铁1前端的实时温度提升至300℃时，PLC控制器输出控制信号，控制电烙铁电源开关3断开，并控制电烙铁下降，开始焊接产品5表面的待补小孔4。

在上述实施例的基础上，PLC控制器还用于：

当电烙铁前端的实时温度下降至第二预设温度时，PLC控制器输出控制信号，控制电烙铁升起，并连接电烙铁电源开关。

具体地，电烙铁断开电源开始焊接后，电烙铁前端的温度不断下降，当PLC控制器接收到红外线测温传感器采集的电烙铁前端的实时温度下降至第二预设温度时，PLC控制器输出控制信号，控制电烙铁升起，并连接电烙铁电源开关。电烙铁电源开关连通后，电烙铁前端温度上升，当实时温度提升至第一预设温度时，PLC控制器输出控制信号，控制电烙铁电源开关断开，并控制电烙铁下降开始焊接。

以下举例说明上述实施例，电烙铁断开电源开始焊接后，电烙铁前端的温度不断下降，当PLC控制器接收到红外线测温传感器采集的电烙铁前端的实时温度下降至第二预设温度260℃时，PLC控制器输出控制信号，控制电烙铁升起，并连接电烙铁电源开关。电烙铁电源开关连通后，电烙铁前端温度上升，当实时温度由260℃提升至第一预设温度300℃时，PLC控制器输出控制信号，控制电烙铁电源开关断开，并控制电烙铁下降，开始焊接产品表面的待补小孔。

在上述各实施例的基础上，该系统还包括工业控制计算机，所述工业控制计算机与PLC控制器连接，所述工业控制计算机还连接显示屏；

所述工业控制计算机用于设置和存储预设温度，所述预设温度包括第一预设温度和第二预设温度；所述显示屏用于显示所述预设温度和实时温度。

具体地，工业控制计算机(Industrial Personal Computer，IPC)是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。工控机具有重要的计算机属性和特征，如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。工控行业的产品和技术非常特殊，属于中间产品，是为其他各行业提供可靠、嵌入式、智能化的工业计算机。

用户可以在工业控制计算机的人机界面设置第一预设温度和第二预设温度，在本实施例中，第一预设温度为300～320℃；所述第二预设温度为260～280℃。用户也可以在工业控制计算机的人机界面修改第一预设温度和第二预设温度。

工业控制计算机连接显示屏，显示屏可以显示预设温度和实时温度。用户可以通过显示屏监控电烙铁温度情况，对于可能发生的温度异常作出处理。

在上述各实施例的基础上，系统还包括报警器，报警器连接PLC控制器；当电烙铁前端的实时温度超过第一预设温度时，PLC控制器控制报警器发出报警。

例如，第一预设温度为300℃，当系统异常，连接PLC控制器接收到红外线测温传感器采集的电烙铁前端的实时温度超过300℃时，PLC控制器输出控制信号，控制报警器发出报警，提示用户系统温度异常。

在上述各实施例的基础上，所述红外线测温传感器包括红外光学镜头、滤光片、传感器和电信号处理单元；所述红外光学镜头和滤光片用于采集电烙铁前端发出的光中的红外光，所述红外温度传感器用于吸收所述红外光的红外辐射，根据所述红外辐射的强度，持续测量辐射红外光的电烙铁前端的实时温度。所述电信号处理单元用于将所述实时温度转化为电信号发送至PLC控制器。

滤光片是用来选取所需辐射波段的光学器件。滤光片的一个共性，就是没有任何滤光片能让天体的成像变得更明亮，因为所有的滤光片都会吸收某些波长，从而使物体变得更暗。滤光片是塑料或玻璃片再加入特种染料做成的，红色滤光片只能让红光通过，如此类推。红外光学镜头和滤光片采集电烙铁前端发出的光中的红外光，红外温度传感器利用红外辐射的热效应，通过温差电效应、热释电效应和热敏电阻等来测量所吸收的红外辐射，根据所述红外辐射的强度，持续测量辐射红外光的电烙铁前端的实时温度。电信号处理单元将实时温度转化为实时温度信号发送至PLC控制器。本发明采用的红外线测温传感器的响应速度为在150ms以内。

图3为根据本发明实施例提供的焊接控制方法流程示意图，如图3所示，该方法包括：

步骤701，焊接开始前，连通电烙铁电源开关，利用红外线测温传感器测量电烙铁前端的实时温度，并将所述实时温度发送至PLC控制器；步骤702，当PLC控制器接收的实时温度达到第一预设温度时，断开所述电烙铁电源开关，并控制电烙铁开始焊接。

本发明实施例提供的焊接控制方法，在焊接前为电烙铁通电，升高电烙铁的温度，通过PLC控制器接收红外线测温传感器采集的电烙铁前端的实时温度，与预设的温度值比较，当实时温度达到预设温度时，再将电铬铁断电，并控制电铬铁在断电高温的情况下焊接，避免电烙铁焊接时出现漏电情况，有效控制了电烙铁温度异常对产品带来危害的情况，提升了电烙铁焊接的安全性。

其中，步骤701中，焊接开始前，连通电烙铁电源开关，利用红外线测温传感器测量电烙铁前端的实时温度，并将所述实时温度发送至PLC控制器。

具体地，焊接开始前，连通电烙铁电源开关，利用红外线测温传感器测量电烙铁前端的实时温度，红外线测温传感器是一种利用红外线来测量温度的设备。随着科学技术的发展，传统的接触式测温方式以不能满足现代一些领域的测温需求，对非接触、远距离测温技术的需求越来越大。普通温度测量技术经过相当长时间的发展已近于成熟。目前，随着经济的发展日益需要的是在特殊条件(如高温、强腐蚀、强电磁场条件下或较远距离)下的温度测量技术。红外线测温传感器利用红外辐射的热效应，通过温差电效应和热释电效应等来测量所吸收的红外辐射，间接地测量辐射红外光物体的温度。本发明采用的红外线测温传感器可以实现在焊接作业的高温条件下快速准确的测量电烙铁前端的实时温度。并将采集到的实时温度发送至PLC控制器。

其中，步骤702，当PLC控制器接收的实时温度达到第一预设温度时，断开所述电烙铁电源开关，并控制电烙铁开始焊接。

具体地，PLC控制器接收红外线测温传感器采集的电烙铁前端的实时温度。PLC控制器(Programmable logic Controller)，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC控制器是一种具有微处理机的数字电子设备，用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载内存内储存与执行。可编程控制器由内部CPU，指令及资料内存、输入输出单元、电源模组、数字模拟等单元所模组化组合成。

PLC控制器接收到电烙铁前端的实时温度后，与第一预设温度进行比较，当实时温度达到第一预设温度时，PLC控制器输出控制信号，控制电烙铁电源开关断开，并控制电烙铁下降开始焊接。

以下举例说明上述实施例，图2为根据本发明实施例提供的焊接控制系统工作示意图，图2中上半部分是焊接开始前的情况，下半部分是焊接开始后的示意图。如图2所示，在焊接开始前，连通电烙铁电源开关3，利用红外线测温传感器2测量电烙铁1前端的实时温度，并持续地将实时温度发送至PLC控制器。PLC控制器接收到电烙铁1前端的实时温度后，与第一预设温度300℃进行比较，当电烙铁1前端的实时温度提升至300℃时，PLC控制器输出控制信号，控制电烙铁电源开关3断开，并控制电烙铁下降，开始焊接产品5表面的待补小孔4。

在上述实施例的基础上，该方法还包括：

电烙铁焊接过程中，当所述电烙铁前端的实时温度下降至第二预设温度时，PLC控制器输出控制信号，控制电烙铁升起，并连接电烙铁电源开关。

具体地，电烙铁断开电源开始焊接后，电烙铁前端的温度不断下降，当PLC控制器接收到红外线测温传感器采集的电烙铁前端的实时温度下降至第二预设温度时，PLC控制器输出控制信号，控制电烙铁升起，并连接电烙铁电源开关。电烙铁电源开关连通后，电烙铁前端温度上升，当实时温度提升至第一预设温度时，PLC控制器输出控制信号，控制电烙铁电源开关断开，并控制电烙铁下降开始焊接。

本实施例的具体举例部分与上述焊接控制系统实施例中举例说明部分相同，在此不再赘述。

在上述各实施例的基础上，PLC控制器连接工业控制计算机，所述工业控制计算机连接显示屏；

所述工业控制计算机用于设置和存储预设温度，所述预设温度包括第一预设温度和第二预设温度；所述显示屏用于显示所述预设温度和实时温度。

具体地，工业控制计算机(Industrial Personal Computer，IPC)是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。工控机具有重要的计算机属性和特征，如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。工控行业的产品和技术非常特殊，属于中间产品，是为其他各行业提供可靠、嵌入式、智能化的工业计算机。

用户可以在工业控制计算机的人机界面设置第一预设温度和第二预设温度，在本实施例中，第一预设温度为300～320℃；所述第二预设温度为260～280℃。用户也可以在工业控制计算机的人机界面修改第一预设温度和第二预设温度。

工业控制计算机连接显示屏，显示屏可以显示预设温度和实时温度。用户可以通过显示屏监控电烙铁温度情况，对于可能发生的温度异常作出处理。

在上述各实施例的基础上，PLC控制器连接报警器；所述方法还包括，当所述电烙铁前端的实时温度超过第一预设温度时，所述PLC控制器控制报警器发出报警。

例如，第一预设温度为300℃，当系统异常，连接PLC控制器接收到红外线测温传感器采集的电烙铁前端的实时温度超过300℃时，PLC控制器输出控制信号，控制报警器发出报警，提示用户系统温度异常。

本发明实施例提供的焊接控制系统及方法，在焊接前为电烙铁通电，升高电烙铁的温度，通过PLC控制器接收红外线测温传感器采集的电烙铁前端的实时温度，与预设的温度值比较，当实时温度达到预设温度时，再将电铬铁断电，并控制电铬铁在断电高温的情况下焊接，避免电烙铁焊接时出现漏电情况，有效控制了电烙铁温度异常对产品带来危害的情况，提升了电烙铁焊接的安全性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然能够对前述各个实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各个实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种焊接控制系统，其特征在于，包括红外线测温传感器、PLC控制器和电烙铁电源开关；

所述红外线测温传感器，用于采集电烙铁前端的实时温度，并将所述实时温度发送至PLC控制器；

所述PLC控制器，用于接收所述实时温度，当所述实时温度达到第一预设温度时，断开所述电烙铁电源开关，并控制电烙铁开始焊接；

所述电烙铁电源开关，用于接收PLC控制器输出的控制信号，根据所述控制信号断开或连接电烙铁电源。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述PLC控制器还用于：

当所述电烙铁前端的实时温度下降至第二预设温度时，PLC控制器输出控制信号，控制电烙铁升起，并连接电烙铁电源开关。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括工业控制计算机，所述工业控制计算机与PLC控制器连接，所述工业控制计算机还连接显示屏；

所述工业控制计算机用于设置和存储预设温度，所述显示屏用于显示所述预设温度和实时温度。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括报警器，所述报警器连接PLC控制器；当所述电烙铁前端的实时温度超过第一预设温度时，所述PLC控制器控制报警器发出报警。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述红外线测温传感器包括红外光学镜头、滤光片、传感器和电信号处理单元；所述红外光学镜头和滤光片用于采集电烙铁前端发出的光中的红外光，所述红外温度传感器用于吸收所述红外光的红外辐射，根据所述红外辐射的强度，持续测量辐射红外光的电烙铁前端的实时温度。所述电信号处理单元用于将所述实时温度转化为电信号发送至PLC控制器。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一预设温度为300～320℃；所述第二预设温度为260～280℃。

7.一种焊接控制方法，其特征在于，包括：

焊接开始前，连通电烙铁电源开关，利用红外线测温传感器测量电烙铁前端的实时温度，并将所述实时温度发送至PLC控制器；

当PLC控制器接收的实时温度达到第一预设温度时，断开所述电烙铁电源开关，并控制电烙铁开始焊接。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

电烙铁焊接过程中，当所述电烙铁前端的实时温度下降至第二预设温度时，PLC控制器输出控制信号，控制电烙铁升起，并连接电烙铁电源开关。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述PLC控制器连接工业控制计算机，所述工业控制计算机连接显示屏；

所述工业控制计算机用于设置和存储预设温度，所述预设温度包括第一预设温度和第二预设温度；所述显示屏用于显示所述预设温度和实时温度。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述PLC控制器连接报警器；所述方法还包括，当所述电烙铁前端的实时温度超过第一预设温度时，所述PLC控制器控制报警器发出报警。